Les particules lumineuses (photons) se présentent sous la forme de minuscules, parts indivisibles. Plusieurs milliers de ces portions lumineuses peuvent être fusionnées pour former un seul super-photon si elles sont suffisamment concentrées et refroidies. Les particules individuelles fusionnent les unes avec les autres, les rendant indiscernables. Les chercheurs appellent cela un condensat photonique de Bose-Einstein. On sait depuis longtemps que les atomes normaux forment de tels condensats. Le professeur Martin Weitz de l'Institut de physique appliquée de l'Université de Bonn a attiré l'attention des experts en 2010 lorsqu'il a produit pour la première fois un condensat de Bose-Einstein à partir de photons.

Dans sa dernière étude, L'équipe du professeur Weitz a expérimenté ce type de super-photon. Dans le montage expérimental, un faisceau laser a été rapidement renvoyé dans les deux sens entre deux miroirs. Entre les deux se trouvait un pigment qui refroidissait la lumière laser à un point tel qu'un super-photon était créé à partir des portions de lumière individuelles. "La particularité est que nous avons construit une sorte de puits optique sous diverses formes, dans lequel le condensat de Bose-Einstein a pu s'écouler, " rapporte Weitz.

Un polymère fait varier le chemin lumineux

L'équipe de chercheurs a utilisé ici une astuce :elle a mélangé un polymère dans le pigment entre les miroirs, qui changeait son indice de réfraction en fonction de la température. La route entre les miroirs pour la lumière a donc changé de sorte que des longueurs d'onde lumineuses plus longues passent entre les miroirs lorsqu'elles sont chauffées. L'étendue du chemin lumineux entre les miroirs pourrait être modifiée, en ce que le polymère peut être réchauffé via une couche chauffante très mince.

"Avec l'aide de divers modèles de température, nous avons pu créer différentes bosses optiques, " explique Weitz. La géométrie du miroir semblait seulement se déformer, tandis que l'indice de réfraction du polymère a changé à certains points - cependant, cela a eu le même effet qu'une forme creuse. Une partie du super-photon a coulé dans ce puits apparent. De cette façon, les chercheurs ont pu utiliser leur appareil pour créer différents, modèles à très faible perte qui ont capturé le condensat photonique de Bose-Einstein.

Précurseur des circuits quantiques

L'équipe de chercheurs a étudié en détail la formation de deux puits voisins, contrôlé par le modèle de température du polymère. Lorsque la lumière dans les deux creux optiques est restée à un niveau d'énergie similaire, le super-photon coulait d'un puits dans le puits voisin. "C'était un précurseur des circuits quantiques optiques, " a souligné le physicien de l'université de Bonn. " Peut-être même des arrangements complexes, pour laquelle l'intrication quantique se produit en interaction avec une éventuelle interaction photonique dans des matériaux appropriés, peut être produit avec cette configuration expérimentale."

Ce serait, à son tour, être la condition préalable à une nouvelle technique pour la communication quantique et les ordinateurs quantiques. "Mais c'est encore loin, " dit Weitz. Les résultats de l'équipe de recherche pourraient également être utilisés pour développer davantage les lasers - par exemple pour des travaux de soudage de haute précision.